KR20180069895A - 에어로졸 전달 시스템 및 에어로졸 전달 시스템의 작동 방법 - Google Patents

에어로졸 전달 시스템 및 에어로졸 전달 시스템의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

에어로졸 전달 시스템은 유도 가열 장치(1; 3) 및 에어로졸 형성 물품(2; 4)을 포함한다.
에어로졸 형성 물품(1; 3)은
- 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401); 및
- 적어도 두 개의 상이한 서셉터(203, 204; 403, 404)를 포함한다.
유도 가열 장치(1; 3)는
- 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401)을 포함하는 에어로졸 형성 물품(2; 4)의 적어도 일부(20; 40)를 수용하기 위한 공동(11; 31)을 포함하는 장치 하우징(10; 30);
- 공동(11; 31)을 둘러싸도록 배치된 코일(L);
- 전원(12); 및
- 전원(12)과 코일(L)에 연결된 전원 전자 장치(14)를 포함한다.
전원 전자 장치(14)는 코일(l; l1, l2)에 교류를 공급하여 적어도 하나의 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 이러한 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS; PS1, PS2)을 발생시키기 위한 자장 강도(H)와 주파수(f)를 갖는 교번 자장을 발생시킨다.

Description

에어로졸 전달 시스템 및 에어로졸 전달 시스템의 작동 방법
본 발명은 유도 가열 장치 및 에어로졸 형성 물품을 포함하는 에어로졸 전달 시스템 및 상기 에어로졸 전달 시스템의 작동 방법에 관한 것이다.
이전에 공지된 더 많은 통상적인 흡연 물품, 예를 들어 궐련은 연소 단계의 결과로서 사용자에게 향미와 향을 전달한다. 주로 담배인 가연성 재료의 덩어리는 퍼핑하는 동안 800℃를 초과하는 통상적인 연소 온도로 연소되고 재료의 인접부는 재료를 통해 흡인된 열이 가해진 결과로서 열분해 된다. 이렇게 가열되는 동안, 가연성 재료의 비효율적인 산화가 발생하여 다양한 증류 생성물 및 열분해 생성물을 생겨난다. 이들 생성물은 흡연 물품의 본체를 통해 사용자의 입을 향해 흡인되면서 냉각되고 응축되어 소비자에게 흡연과 연관된 향미와 향을 전달하는 에어로졸이나 증기를 형성한다.
더 많은 통상적인 흡연 물품에 대한 대안으로는 가연성 재료 자체가 흡연자가 흡입하는 에어로졸에 향미제를 직접 전달하지 않는 것들이 있다. 이들 물품에서, 일반적으로 속성이 탄소질인 가연성 가열체는 공기가 상기 가열체 위로 흡인되어 가미된 에어로졸을 방출하는 열 활성화 요소가 포함된 구역을 통과할 때 공기를 가열하도록 연소된다.
더 많은 기존의 흡연 물품에 대한 또 다른 대안으로는 에어로졸 형성 담배-함유 기재에 대한 열적 근위에 배치된 자기 투과성 및 전도성 서셉터를 포함하는 에어로졸 형성 담배-함유 고체 기재가 있다. 담배-함유 기재의 서셉터는 유도 소스, 예를 들어 코일에 의해 발생되는 교번 자장에 노출되어, 교번 자장이 서셉터에 유도된다.
유도된 교번 자장은 서셉터에서 열을 발생시키고, 서셉터에서 발생한 이러한 열 중 적어도 일부는 서셉터로부터 서셉터에 대해 열적 근위에 배치된 에어로졸 형성 기재에 전달되어 에어로졸을 생성하고 원하는 향미를 전개한다.
그 목적을 위해, 담배-함유 기재 전체는 일반적으로 상기 기재가 소모되는 전 기간 동안 가열된다. 서셉터와 공간적으로 바로 인접하게 위치된 담배 함유 기재의 담배 향미 화합물 및 가능하게는 추가적인 다른 향미 화합물은 (서셉터와 바로 인접한 담배 함유 기재의 온도가 가장 높기 때문에) 우선적으로 에어로졸화되어 우선적으로 고갈되므로, 일반적으로 코일에 공급되는 전력은 서셉터와 바로 인접하게 위치되지 않은 담배 함유 기재의 이들 향미 화합물 및 가능하게는 추가적인 다른 향미 화합물의 에어로졸화가 또한 가능하도록, 기재가 소모되는 주기 동안에 서셉터의 온도를 증가시키는 방향으로 제어된다.
대안적으로, 담배 함유 기재의 길이를 따라 배치된 상이한 부분들은 순차적으로 가열되어, 매 퍼핑이 이뤄지는 동안 담배 함유 기재의 (고갈되지 않은) “신선한” 부분이 가열된다. 이는, 고체 담배 함유 기재의 로드(rod)를 수용하는 공동의 길이를 따라 배치된 복수의 분리된 개별 코일들의 도움으로 달성될 수 있는데, 여기서 각각의 분리된 코일은 고체 담배 함유 기재의 로드의 길이를 따라 고체 담배 함유 기재의 로드의 상이한 부분들을 각각 둘러싸고 있다. 분리된 개별 코일들에 교류가 순차적으로 공급되어 각각의 분리된 개별 코일에 의해 둘러싸인 공동의 각각의 부분에서 순차적으로 교번 자장을 발생시키고, 결과적으로 고체 담배 함유 기재의 로드의 상이한 부분들에 있는 서셉터에서 순차적으로 교번 자장을 발생시켜, 고체 담배 함유 기재의 로드의 상이한 부분들을 순차적으로 가열시킨다.
코일들은 분리된 개별 코일이기 때문에, 서셉터의 가열에 영향을 미치는 분리된 개별 코일의 특성(예: 인덕턴스)이 환경에 따라 다를 수 있으므로 담배 함유 기재의 로드의 개별 부분들은 균일하게 가열되지 않을 수 있고, 이에 따라 담배 함유 기재의 담배 향미제 화합물 및 가능하게는 추가적인 향미 화합물의 불균일한 에어로졸화를 야기하여 불균일한 소비 경험을 초래할 수 있다. 또한, 분리된 개별 코일들은 고체 담배 함유 기재의 로드의 상이한 부분들에서 균등한 교번 자장을 발생시키도록 서로에 대해 정확하게 축방향으로 정렬되어 배치되어야 한다.
또한, 개별 부분을 순차적으로 가열하기 위해서는 각각의 개별 코일에 의해 둘러싸인 개별 부분이 가열되도록 개별 코일들에 교류가 개별적으로 공급되어야 한다. 모든 개별 부분에 걸쳐 길이가 연장되고 모든 부분을 둘러싸는 단 하나의 단일 코일을 사용하면 개별 부분들의 순차적 가열을 달성하는 것이 가능하지 않다. 또한, 서셉터 재료는 모든 개별 부분에서 동일하므로, 가열될 부분에 인접하게 배치된 가열되지 않을 부분이 가열될 부분을 둘러싸고 있는 (인접한) 개별 코일의 교번 자장에 의해 의도치 않게 가열되는 것을 방지하기 위해서는 추가적인 대책(자기 차폐 대책)을 반드시 마련해야 한다.
그러므로, 유도 가열 장치와 서셉터를 포함하는 에어로졸 형성 물품을 포함하는 개선된 에어로졸 전달 시스템, 더 구체적으로는 서셉터를 포함하는 고체 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 형성 물품에 대한 요구가 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 유도 가열 장치 및 에어로졸 형성 물품을 포함하는 에어로졸 전달 시스템이 제안된다.
에어로졸 형성 물품은:
- 복수의 에어로졸 형성 부분; 및
- 적어도 두 개의 상이한 서셉터를 포함하되,
여기서 복수의 에어로졸 형성 부분 중 각각의 에어로졸 형성 부분은 적어도 두 개의 상이한 서셉터 중 적어도 하나의 서셉터(및 바람직하게는 단 하나의 서셉터)를 각각의 에어로졸 형성 부분에 포함하고;
유도 가열 장치는:
- 에어로졸 형성 물품의 적어도 일부를 수용하도록 모양을 가진 내부 공간을 갖는 공동을 포함하는 장치 하우징으로서, 상기 에어로졸 형성 물품의 상기 일부는 적어도 복수의 에어로졸 형성 부분을 포함하는 것인 장치 하우징;
- 공동의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치된 코일로서, 코일에 의해 둘러싸인 상기 공동의 일부는 복수의 에어로졸 형성 부분을 포함하는 에어로졸 형성 물품의 적어도 상기 일부를 수용하는 크기 및 형상으로 이루어진 것인 코일;
- 전원; 및
- 전원과 코일에 연결된 전원 전자 장치를 포함하며, 여기서 상기 전원 전자 장치는 교류를 코일에 공급하여 코일에 의해 둘러싸인 공동의 일부에서 교번 자장을 발생시키도록 구성되고, 교번 자장은 에어로졸 형성 물품의 복수의 에어로졸 형성 부분 중 적어도 하나의 에어로졸 형성 부분에서 이러한 적어도 하나의 에어로졸 형성 부분의 열 손실보다 더 큰 열 출력을 발생시키도록 조정된 소정의 자장 강도와 소정의 주파수를 갖는다.
추가적인 본 발명의 유리한 양태는 다음의 본 발명의 구현예에 대한 상세한 설명으로부터 도면의 도움으로 명백해질 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 제1 구현예를 도시하며;
도 2는 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 제2 구현예를 도시하며;
도 3은 페리자성 서셉터의 B-H 도표를 도시하며;
도 4는 코일의 교번 자장의 자장 강도(H)에 대한 서셉터에서 발생된 열의 관계, 및 교번 자장을 발생시키도록 상기 코일을 통해 흐르는 교류에 대한 서셉터에서 발생된 열의 관계를 나타내는 도표를 보여주며;
도 5는 코일을 통해 흐르는 교류에 대한 서셉터에서 발생된 열 출력의 관계를 도시하며;
도 6은 낮은 교류 진폭 및 높은 주파수에서의 제1 작동 모드에서 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 열 출력 및 열 손실을 도시하며;
도 7은 높은 교류 진폭 및 낮은 주파수에서의 제2 작동 모드에서 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 열 출력 및 열 손실을 도시한다.
“에어로졸 형성 물품”은 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 물품이다. 에어로졸 형성 물품은 에어로졸 형성 기재를 포함하는 에어로졸 형성부를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 바람직하게는 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있는 기재이다. 휘발성 화합물은 에어로졸 형성 기재를 가열함으로써 방출된다. 바람직한 일 구현예에서, 에어로졸 형성 기재는 고체이다.
에어로졸 형성 기재는 니코틴을 포함할 수 있다. 니코틴 함유 에어로졸 형성 기재는 니코틴 염 매트릭스일 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 식물계 재료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 담배를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 담배 함유 재료는 가열 시 에어로졸 형성 기재로부터 방출되는 휘발성 담배 향미 화합물을 함유한다.
에어로졸 형성 기재는 균질화 담배 재료를 포함할 수 있다. 균질화 담배 재료는 입자 담배를 응집하여 형성될 수 있다. 균질화된 담배 재료는, 존재하는 경우, 건조 중량 기준으로 5% 이상, 및 바람직하게는 건조 중량 기준으로 5% 초과 내지 30%의 에어로졸 형성제 함량을 가질 수 있다.
에어로졸 형성 기재는 비-담배 함유 재료를 대안적으로 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는 균질화된 식물계 물질을 포함할 수도 있다.
에어로졸 형성 기재는 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는, 사용 시, 조밀하고도 안정적인 에어로졸의 형성을 용이하게 하며, 에어로졸 발생 장치의 작동 온도에서의 열적 감성(degradation)에 실질적으로 내성을 가지는, 임의의 적절한 공지된 화합물 또는 화합물들의 혼합물일 수 있다. 적절한 에어로졸 형성제는 당 업계에 잘 공지되어 있으며, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올 및 글리세린과 같은 다가 알코올; 글리세롤 모노-, 디- 또는 트리아세테이트와 같은 다가 알코올의 에스테르; 및 디메틸 도데칸디오에이트(dimethyl dodecanedioate) 및 디메틸 테트라데칸디오에이트(dimethyl tetradecanedioate)와 같은, 모노-, 디- 또는 폴리카르복실산의 지방족 에스테르를 포함하되 이에 한정되지 않는다. 특히 바람직한 에어로졸 형성제는, 트리에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올과 같은 다가 알코올 또는 이들의 혼합물이며, 가장 바람직하게는, 글리세린이다. 에어로졸 형성 기재는 향미제와 같은 다른 첨가제 및 성분을 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기재는, 바람직하게는, 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함하고 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 에어로졸 형성제는 글리세린이다.
용어 ‘에어로졸 형성 부분’은 에어로졸 형성 기재 중 에어로졸 형성부의 일부를 지칭하며, 각각의 이러한 부분은 소정의 온도 이상으로 가열될 때 에어로졸을 형성할 수 있는 휘발성 화합물을 방출할 수 있다. 에어로졸 형성 기재의 에어로졸 형성부는 복수의 에어로졸 형성 부분을 포함한다. 복수의 에어로졸 형성 부분의 개별적인 에어로졸 형성 부분은 에어로졸 형성 물품의 길이 방향 축을 따라 순차적으로 하나씩 서로 인접하게 배치될 수 있다. 그러나, 복수의 부분 중 개별적 에어로졸 형성 부분은 상이하게 배치될 수도 있다. 예를 들어, 이들은 동축으로 배치되어, 중앙에 배치된 개별 에어로졸 형성 부분(에어로졸 형성 물품의 길이 방향 축을 중심으로 직접적으로 및 그 길이 방향 축을 포함하여 배치된 부분)이 하나 이상의 상이한 개별적인 추가 에어로졸 형성 부분들에 의해 환형으로 둘러싸일 수 있다. 대안적으로, 복수의 부분의 개별 부분들은 에어로졸 형성 물품의 원주 방향에서 보았을 때 서로 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 에어로졸 형성 물품이 로드 형상이고 두 개의 에어로졸 형성 부분을 포함하는 경우, 두 개의 에어로졸 형성 부분 각각은 로드 형상의 에어로졸 형성 물품의 에어로졸 형성부의 절반을 형성한다(그러면, 에어로졸 형성 물품은 그 길이 방향 축을 따라 두 개의 절반 실린더 형상의 에어로졸 형성 부분으로 분리되는데, 예를 들어 두 개의 에어로졸 형성 부분이 상부 절반 실린더와 하부 절반 실린더를 형성할 수 있다). 선택적으로, 개별 에어로졸 형성 부분들은 단열벽에 의해 열적으로 서로 분리될 수 있다.
용어 ‘서셉터(susceptor)’는 전자기 에너지를 열로 변환할 수 있는 재료를 일반적으로 지칭한다. 서셉터가 교류 전자장 내에 위치될 때, 일반적으로 히스테리시스 손실이 발생하고 와전류(eddy currents)가 서셉터 내에 유도되어 서셉터가 가열된다. 여기서, 서셉터 내에 와전류가 발생하는 것을 피해야 한다. 서셉터가 에어로졸 형성 기재와 열 접촉되거나 열적으로 밀접한 근위에 위치되면, 에어로졸 형성 기재는 에어로졸이 형성되도록 서셉터에 의해 가열된다. 바람직하게는, 서셉터는 서셉터와 직접 물리적으로 접촉하여 배열된다.
서셉터는 일반적으로 와전류의 발생 없이 에어로졸 형성 기재를 에어로졸화 하기에 충분한 온도로 유도 가열될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 서셉터는 페라이트를 포함할 수 있다. 바람직한 서셉터는 250℃를 초과하는 온도로 가열될 수 있다.
서셉터는 보호성 외부층, 예를 들어 서셉터를 캡슐화하는 보호성 세라믹층 또는 보호성 유리층을 가질 수 있다. 서셉터는 서셉터 재료의 코어 상에 형성된, 유리에 의하거나 세라믹에 의해 형성된 보호성 코팅을 포함할 수 있다.
바람직한 서셉터는 비 도전성 재료로 만들어진다. 예를 들어, 비 도전성 재료는 페라이트와 같은 페리자성 세라믹 재료이다. (재료가 비 도전성이기 때문에) 비 도전성 세라믹 재료에서는 와전류가 교번 자장에 의해 유도되지 않는다. 또한, 페리자성 재료에서는 각각의 페리자성 재료의 퀴리-온도에서 히스테리시스 손실이 사라진다.
서셉터는 세장형 재료를 포함할 수 있다. 서셉터는 입자, 예를 들어 페라이트 입자를 포함할 수도 있다. 서셉터가 복수의 입자 형태인 경우, 입자는 에어로졸 형성 기재에 균질하게 분포되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 서셉터 입자는 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위, 더 바람직하게는 10㎛ 내지 80㎛의 범위, 예를 들어 20 ㎛ 내지 50 ㎛의 크기를 갖는다.
서셉터는 고체, 중공 또는 다공성일 수 있다. 바람직하게는, 서셉터는 고체이다. 서셉터는 필라멘트, 로드, 시트 또는 밴드인 연속적인 프로파일을 가질 수 있다.
서셉터 프로파일이 등단면, 예를 들어 원형 단면인 경우, 서셉터 프로파일은 1 mm 내지 5 mm의 바람직한 폭 또는 직경을 갖는다. 서셉터 프로파일이 시트나 밴드의 형태를 갖는 경우, 시트나 밴드는 바람직하게는 2 mm 내지 8 mm, 더 바람직하게는 3 mm 내지 5 mm, 예를 들어 4 mm의 폭과 바람직하게는 0.03 mm 내지 0.15 mm, 더 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.09 mm, 예를 들어 0.07 mm의 두께를 갖는 직사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다.
‘상이한 서셉터’란 (자장 강도(H)에 대한 자속 밀도(B)의 관계를 나타내는) B-H 도표에서 상이한 히스테리시스 루프 면적을 갖는 서셉터이다. 에어로졸 형성 물품은 적어도 두 개의 상이한 서셉터, 즉 두 개 이상의 상이한 서셉터를 포함한다.
복수의 부분 중 에어로졸 형성 부분 각각은 적어도 두 개의 상이한 서셉터 중 적어도 하나의 서셉터, 및 바람직하게는 단 하나의 서셉터를 각각의 에어로졸 형성 부분에 포함한다. 이에는, 복수의 에어로졸 형성 부분의 각각의 개별 에어로졸 형성 부분이 고유한 서셉터를 포함하는 경우뿐만 아니라, 복수의 에어로졸 형성 부분의 개별 에어로졸 형성 부분의 일부가 동일한 서셉터를 포함하고 복수의 에어로졸 형성 부분 중 다른 에어로졸 형성 부분은 상이한 서셉터를 포함하는 경우도 포함된다.
유도 가열 장치는 공동을 포함하는 장치 하우징을 포함하고, 장치 하우징의 공동은 내부 공간을 가지는데, 상기 내부 공간은 복수의 에어로졸 형성 부분을 포함하는 에어로졸 형성 물품의 적어도 일부 또는 일 부분을 수용하는 형상을 갖는다. 그러나, 경우에 따라 공동은 에어로졸 형성 물품의 추가적인 부분들을 수용할 수 있다.
에어로졸 형성 부분을 포함하는 에어로졸 형성 물품의 일부 또는 일 부분이 배치된 공동의 해당 부분을 둘러싸도록 배치된 ‘코일’은 일반적으로 하나 이상의 개별 코일을 포함하는 것으로서 구현될 수 있지만, 단일 코일로서만 구현되는 것이 바람직하다.
전원은, 구체적으로 주 전원에 연결되는 전원 공급 유닛을 포함하는 임의의 적절한 전원, 하나 이상의 일회용 배터리, 충전식 배터리, 또는 요구되는 공급 전압과 요구되는 공급 전류량을 제공할 수 있는 다른 임의의 적절한 전원을 일반적으로 포함할 수 있다. 특히, 전원은 충전식 배터리를 포함할 수 있다.
전원 전자 장치는 전원과 코일 모두에 연결된다. 당업계에 잘 공지된 바와 같이, 전원 전자 장치는 코일에 의해 둘러싸인 공동의 일부에서 코일에 공급되는 교류의 진폭 및 주파수, 코일의 권수, 코일의 길이 등으로부터 계산될 수 있는 자장 강도와 주파수를 갖는 교번 자장을 발생시키도록 코일에 교류를 공급하도록 구성된다.
일반적으로 전원 전자 장치는 임의의 적절한 방식으로 구현될 수 있지만, 전원 전자 장치는 코일에 공급되는 교류의 전류량, 주파수, 지속 시간 등을 제어하기 위한 마이크로컨트롤러를 일반적으로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 교류의 주파수(및 이에 따른 교번 자장의 주파수)는 5 MHz 내지 12 MHz의 범위에 있을 수 있다.
단순화를 위해, 이하에서는 서셉터가 교번 자장에 노출될 때 (와전류 손실 없이) 히스테리시스 손실 만이 서셉터에서 발생하는 것으로 가정한다.
교번 자장의 한 사이클 동안 서셉터에서 발생된 열은 B-H 도표에서 각각의 서셉터의 히스테리시스 루프 면적에 해당한다. 자장 강도가 서셉터에서 포화를 일으키지 않도록 교류의 진폭이 선택되어 있는 한, 교류의 진폭이 커질수록 (즉, 자장 강도가 커질수록) 히스테리시스 루프 면적은 더 커지는데, 이 경우 교류의 진폭을 더 증가시켜도 더 이상 히스테리시스 루프 면적이 증가하지 않기 때문이다.
따라서 서셉터에서 발생된 (단위 시간당) 총 열 출력은 주파수와 한 사이클 동안 생성된 열의 산술적 결과에 비례하므로, 이는 한 편으로는 코일에 공급되는 교류의 진폭에 의해서, 다른 한 편으로는 교류의 주파수에 의해서 제어될 수 있다.
한 편, 에어로졸 형성 부분 각각에 있어서 대기에 대한 (단위 시간 당) 열 손실 속도가 있다. 그러나, 서셉터에서 발생된 (단위 시간당) 열 출력이 (단위 시간당) 열 손실율보다 더 큰 한, 서셉터 온도는 증가한다. 열 손실율이 발생된 열 출력보다 더 큰 경우, 서셉터의 온도는 감소한다. 열 손실율과 발생된 열 출력이 동일한 경우, 서셉터의 온도는 변하지 않는다.
따라서, 이러한 복수의 에어로졸 형성 부분의 각각의 에어로졸 형성 부분은 바람직하게는 단 하나의 서셉터 만을 포함하므로, 상기 적어도 두 개의 서셉터 중 하나의 서셉터의 온도가 증가하는 반면 상기 적어도 두 개의 서셉터 중 다른 하나의 온도는 증가하지 않도록 상이한 서셉터들의 가열을 제어하는 것이 가능하다. 이는 복수의 부분 중 개별 부분이 선택적으로 가열되게 할 수 있다.
예를 들어, 상이한 서셉터의 총 개수가 2개(제1 서셉터 및 제2 서셉터)이고, 총 4개의 에어로졸 형성 부분이 있고, 상기 4개의 에어로졸 형성 부분 중 2개는 제1 서셉터를 포함하고, 상기 4개의 에어로졸 형성 부분 중 다른 2개가 제2 서셉터를 포함하는 경우라면, 제2 서셉터를 포함하는 2개의 에어로졸 형성 부분이 가열되지 않는 동안, 자장 강도와 주파수를 갖는 교번 자장을 발생시키는 코일에 교류를 먼저 공급하여 제1 서셉터를 포함하는 2개의 에어로졸 형성 부분을 먼저 가열하는 것이 가능하다. 소정의 기간이 지난 후, 제1 서셉터를 포함하는 2개의 에어로졸 형성 부분이 더 이상 가열되지 않을 때, 상이한 자장 강도 및/또는 상이한 주파수를 갖는 교번 자장을 발생시키는 코일에 교류가 공급되어 제2 서셉터를 포함하는 2개의 에어로졸 형성 부분을 가열한다.
그러므로, 에어로졸 형성 부분들을 임의의 원하는 순서대로 가열하는 것이 어느 정도 가능하다. 예를 들어, 복수의 에어로졸 형성 부분의 개별 에어로졸 형성 부분은 한 번에 단 하나의 부분만이 가열되도록 순서대로 하나씩 가열될 수 있다. 대안적으로, 한 번에 2개 이상의 부분을 동시에 가열하는 것이 가능하다 (이 때, 이들 부분은 동일한 서셉터를 포함하는 것일 수 있음). 또한, 복수의 에어로졸 형성 부분의 일부 또는 전부가, 소정의 자장 강도 및 주파수를 갖는 교번 자장의 도움으로 동시에 가열될 수 있는 상이한 서셉터를 포함하는 것은 본 발명의 범주에 속한다. 이 경우, 서셉터는, 교번 자장의 상기 소정의 자장 강도 및 주파수에서 상이한 서셉터들이 모두 가열되는 반면, 상기 소정의 자장 강도 및/또는 주파수가 아닌 자장 강도 및/또는 주파수에서 적어도 두 개의 서셉터 중 단 하나의 서셉터만이 가열되고 상기 적어도 두 개의 서셉터 중 다른 서셉터는 가열되지 않도록 선택되어야만 한다. 개별 에어로졸 형성 부분을 가열하는 다양한 옵션 중 일부는 아래에 보다 상세하게 논의된다. 그 결과, 소모 기간 동안 담배 향미 화합물 및 가능하게는 추가적인 향미 화합물의 균일한 에어로졸화가 이루어지는데. 이는 결과적으로 균일한 소비 경험으로 이어진다.
본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 유도 가열 장치는 마우스피스를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 장치가 마우스피스를 포함하지 않는 경우, 에어로졸 형성 기재는 필터가 구비된 로드형 고체 담배 함유 기재로서 구현될 수 있다. (적어도 두 개의 서셉터를 포함하는 복수의 부분을 포함하는) 로드형 고체 담배 함유 기재는 필터가 공동으로부터 외측으로 돌출되도록 장치의 공동에 삽입될 수 있으므로, 소모 기간 동안 소비자는 기재의 필터 단부에서 흡인할 수 있다. 대안적으로, 장치는 마우스피스를 포함할 수 있는데, 이 경우, 에어로졸 형성 기재는 유도 가열 장치에 의해 완전히 둘러싸일 수 있으므로, 소모 기간 동안 소비자는 마우스피스에서 흡인할 수 있다. (마우스피스가 갖거나 갖지 않는) 임의의 이들 구현예는 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 일 양태에 따라, 상기 적어도 두 개의 서셉터는 바람직하게는 페리자성, 비 도전성 재료로 만들어진다. 구체적으로, 이러한 페리자성, 비 도전성 재료는 세라믹 재료일 수 있다. 더욱 더 구체적으로, 세라믹 재료는 페라이트일 수 있다. 이러한 재료의 장점은 발생된 열량이 사전에 정의된 특정 서셉터 재료의 퀴리 온도에서 사라지는 히스테리시스 손실에만 기초하여 제어될 수 있도록, (이들 재료가 비 도전성이기 때문에) 와전류가 생성되지 않는다는 것이다.
본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 다른 양태에 따르면, 전원 전자 장치는, 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장이 복수의 에어로졸 형성 부분의 단일 에어로졸 형성 부분에서 단일 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키기에 적합하도록, 및 교번 자장이 동시에 단일 에어로졸 형성 부분이 아닌 각각의 에어로졸 형성 부분에서 각각의 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 작은 열 출력을 발생시키기에 더 적합하도록 교류를 코일에 공급하도록 구성된다. 이는 모든 다른 에어로졸 형성 부분이 가열되지 않는 동안 단 하나의 단일 에어로졸 형성 부분만이 개별적으로 가열되도록 한다.
본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 다른 양태에 따르면, 전원 전자 장치는, 제1 기간 동안 교번 자장이 단일 에어로졸 형성 부분에서 단일 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키기에 적합한 제1 소정의 자장 강도 및 제1 소정의 주파수를 갖도록 코일에 교류를 공급하도록 구성된다. 전원은, 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 교번 자장이, 단일 에어로졸 형성 부분과 다른 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분에서 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키기도록 조정되고 제1 소정의 자장 강도 및 제1 소정의 주파수와 다른 제2 소정의 자장 강도 및 제2 소정의 주파수를 가지도록 코일에 교류를 공급하도록 더 구성된다. 이는 제1 기간 동안 제1 에어로졸 형성 부분이 가열되고, 그 이후 제2 기간 동안 제2 에어로졸 형성 부분이 가열되게 한다. 이 순서는 추가적인 에어로졸 형성 부분으로 연장될 수 있으므로, 복수의 에어로졸 형성 부분의 개별적인 에어로졸 형성 부분 각각이 차례로 가열될 수 있다.
본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 다른 양태에 따르면, 전원 전자 장치는, 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장이 복수의 에어로졸 형성 부분의 제1 에어로졸 형성 부분에서 제1 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키도록 조정되고, 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장이 동시에 제1 에어로졸 형성 부분과 다른 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분에서 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키도록 더 조정되도록 코일에 교류를 공급하도록 구성된다. 이는 교번 자장이 소정의 자장 강도 및 주파수를 갖는 경우에 복수의 에어로졸 형성 부분의 두 개 이상의 에어로졸 형성 부분이 동시에 가열될 수 있게 하는데, 이는 (소정의 자장 강도 및 주파수에서 상이한 서셉터 재료가 동시에 가열될 수 있도록 상이한 서셉터의 서셉터 재료가 선택된다고 가정하면) 이러한 소정의 자장 강도 및 주파수에서만 상이한 서셉터가 동시에 가열될 수 있기 때문이다. 소정의 자장 강도 및/또는 주파수가 아닌 자장 강도 및/또는 주파수에서는 상이한 서셉터 재료가 동시에 가열되지 않을 수 있다.
본 발명의 또 다른 일반적 양태는 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 조작 방법에 관한 것이다. 상기 방법은:
- 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템을 제공하는 단계;
- 적어도 두 개의 상이한 서셉터를 포함하는 복수의 에어로졸 형성 부분이 코일에 의해 둘러싸이도록 에어로졸 형성 물품의 적어도 일부를 장치 하우징의 공동에 삽입하는 단계; 및
- 코일에 의해 둘러싸인 공동의 일부에 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장을 발생시키는 코일에 교류를 공급하는 전원 전자 장치의 도움으로 복수의 에어로졸 형성 부분의 에어로졸 형성 부분 중 적어도 하나에서 상기 적어도 하나의 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 일 양태에 따르면, 에어로졸 전달 시스템을 제공하는 상기 단계는 적어도 두 개의 상이한 서셉터가 비 도전성 재료로 만들어지는 에어로졸 형성 물품을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 양태에 따르면, 비 도전성 재료는 페리자성 세라믹 재료이다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 양태에 따르면, 페리자성 세라믹 재료는 페라이트이다.
본 발명에 따른 방법의 아직 또 다른 양태에 따르면, 상기 방법은 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장의 도움으로 복수의 에어로졸 형성 부분의 단일 에어로졸 형성 부분에서 단일 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키고, 동시에 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장계의 도움으로 상기 단일 에어로졸 형성 부분이 아닌 각각의 에어로졸 형성 부분에서 각각의 다른 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 작은 열 출력을 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 여전히 다른 양태에 따르면, 상기 방법은 제1 기간 동안 제1 소정의 자장 강도 및 제1 소정의 주파수를 갖는 교류 자장의 도움으로 단일 에어로졸 형성 부분에서 상기 단일 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키는 단계, 및 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 제2 소정의 자장 강도 및 제2 소정의 주파수를 갖는 교류 자장의 도움으로 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분에서 상기 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 양태에 따르면, 상기 방법은 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장으로 복수의 에어로졸 형성 부분의 제1 에어로졸 형성 부분에서 상기 제1 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키고, 동시에 소정의 자장 강도 및 소정의 주파수를 갖는 교번 자장으로 상기 제1 에어로졸 형성 부분과 상이한 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분에서 상기 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분의 열 손실율보다 더 큰 열 출력을 발생시키는 단계를 포함한다.
다양한 양태의 이점들은 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템과 관련하여 위에 논의되었으므로, 상기 논의를 참조한다.
도 1은 유도 가열 장치(1) 및 유도 가열 장치(1)의 장치 하우징(10)의 공동(11) 내에 배치된 에어로졸 형성 물품(2)을 포함하는 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 제1 구현예를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 에어로졸 형성 물품(2)은 제1 에어로졸 형성 부분(200) 및 제2 에어로졸 형성 부분(201)을 포함하는 일 부분(20)을 포함할 수 있다. 2보다 더 큰 임의의 수의 에어로졸 형성 부분이 일반적으로 가능하지만, 단순화를 위해 제1 에어로졸 형성 부분(200)과 제2 에어로졸 형성 부분(201)만 도시되어 있다. 또한, 도 1에 도시된 에어로졸 전달 시스템의 구현예에서, 제1 에어로졸 형성 부분(200)과 제2 에어로졸 형성 부분(201)은 에어로졸 형성 물품(2)의 (에어로졸 형성)부(20)의 상부 절반 및 하부 절반을 형성하도록 배치되고, 도 1에서 점선으로 표시된 바와 같이 제1 에어로졸 형성 부분(200)과 제2 에어로졸 형성 부분(201)은 (예를 들어, 단열 포일과 같은) 단열벽(202)에 의해 열적으로 서로 분리된다. 도 1에 도시된 배치는 에어로졸 형성 부분의 하나의 가능한 배치이지만, 에어로졸 형성 부분의 다른 배치가 가능하다. 예를 들어, 에어로졸 형성 부분은 에어로졸 형성 물품의 길이 방향 축을 따라 순서대로 하나씩 배치된 원통형 부분으로서 구현될 수 있다.
제1 에어로졸 형성 부분(200) 및 제2 에어로졸 형성 부분(201) 각각은 고체 담배 함유 기재를 포함할 수 있다. 제1 에어로졸 형성 부분(200)에는 제1 페리자성 서셉터(203)가 배치되고, 제2 에어로졸 형성 부분(201)에는 제1 페리자성 서셉터(203)와 다른 제2 페리자성 서셉터(204)가 배치된다. 제1 및 제2 서셉터는 작은 블레이드 또는 스트립의 형상을 가질 수 있지만, 입자의 형태 또는 임의의 다른 적합한 형태로 존재할 수 있다. 제1 및 제2 페리자성 서셉터는 페라이트와 같은 세라믹 재료로 만들어질 수 있으므로, 이들은 비 도전성이다.
도 1에 도시된 에어로졸 전달 시스템의 구현예의 유도 가열 장치(1)는 공동(11) 내에서 교번 자장을 유도할 수 있도록 공동(11)을 둘러싸도록 배치된 나선형으로 권선된 인덕터 코일(L)을 더 포함한다.
유도 가열 장치(1)는 배터리(가령, 충전지)와 같은 DC 전원일 수 있는 전원(12)을 더 포함한다. 배터리 충전용 핀(130)을 포함하는 도킹 포트(docking port(13)) 또한 예시적으로 도 1에 표시되어 있다.
유도 가열 장치(1)는 한 편으로는 전원(충전용 배터리(12))에 다른 한 편으로는 코일(L)에 연결된 전원 전자 장치(14)를 더 포함한다. 전원 전자 장치(14)는 코일(L)에 교류를 공급할 수 있다. 코일(L)에 대한 전기 접촉부들은 장치 하우징(10) 내부에 배치되며, 단순화를 위해 도 1에는 도시되지 않는다. 전원 전자 장치(14)는 코일(L)에 공급되는 교류의 진폭과 주파수를 제어할 수 있는 마이크로컨트롤러(상세하게 도시되지 않음)를 일반적으로 포함할 수 있다.
도 2는 유도 가열 장치(3) 및 에어로졸 형성 물품(4)을 포함하는 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 다른 구현예를 도시한다. 그러나, 도 1의 구현예와 관련하여 기술된 많은 구성 요소들이 도 2에 존재할 수 있고 따라서 다시 상세하게 기술될 필요는 없으므로, 도 2는 에어로졸 전달 시스템의 추가적인 이 구현예를 매우 개략적으로만 도시한다. 도 1에 도시된 구현예에 대한 도 2에도시된 구현예의 근본적인 차이점은 도 2에 도시된 에어로졸 전달 시스템의 구현예의 유도 가열 장치(3)가 마우스피스(35)를 포함하는 반면 도 1의 구현예의 유도 가열 장치는 이러한 마우스피스를 포함하지 않는다는 것이다. 유도 가열 장치(3)는 에어로졸 형성 물품(4)이 배치된 공동(31)을 포함하는 장치 하우징(30)을 포함한다. 본 구현예의 에어로졸 형성 물품(4)은 제1 에어로졸 형성 부분(400)과 (점선으로 다시 표시된) 단열벽(402)에 의해 분리된 제2 에어로졸 형성 부분(401)을 포함하는 일 부분(40)만을 포함하는데, 제1 서셉터(403)는 제1 에어로졸 형성 부분(400) 내에 배치되고 제1 서셉터(403)와 다른 제2 서셉터(404)는 제2 에어로졸 형성 부분(401) 내에 배치된다. 도 2에 도시된 에어로졸 전달 시스템의 구현예의 유도 가열 장치(3)는 작동 중 에어로졸 형성 물품이 배치된 공동(31) 내에서 교번 자장을 발생시키도록 공동(31)을 둘러싸도록 다시 배치된 코일(L)을 더 포함한다.
이제 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 작동이 도 3 내지 도 7의 도움으로 기술될 것이다.
도 3에는 페라이트와 같은 페리자성 재료로 만들어진 서셉터의 B-H 도표가 도시된다(여기서 B는 자속 밀도를 나타내고, H는 자속 밀도 B를 야기하는 자장 강도를 나타냄). 그래프(5)는 잘 공지된 히스테리시스 루프를 도시한다. 그래프(5)의 가장 바깥쪽 라인(50)에 의해 한정된 면적은 본 특정 서셉터에 대한 교번 자장에 의해 야기될 수 있는 최대 히스테리시스를 나타낸다. 그래프(5)의 더 작은 내부 곡선(51)은 가능한 최대 히스테리시스를 야기하는 교번 자장의 자장 강도보다 더 작은 자장 강도를 갖는 교번 자장에 의해 야기된 히스테리시스를 나타낸다.
교번 자장의 한 사이클 동안의 히스테리시스 손실로 인해 서셉터에서 발생된 (예를 들어 줄(Joule)로 측정된) 열량 qh(H)는 교번 자장에 의해 야기된 각각의 히스테리시스 손실 면적(500 또는 510)이 각각 증가함에 따라 증가한다 (실제로, 면적(500)은 가능한 최대 면적을 나타내고, 따라서 교번 자장의 한 사이클 동안 가능한 최대 히스테리시스 손실을 나타냄). 이와 관련하여, 서셉터가 비 도전성 재료로 만들어짐으로써 와전류가 발생되지 않고, 결과적으로 와전류에 의한 열 손실이 없다는 것이 다시 언급되어야 한다. 그러나, (자속 밀도 B의 추가적인 증가를 야기하지 않는 자장 강도 H포화에서) 일단 포화가 발생하면 자장 강도가 H포화보다 더 높은 경우에도 히스테리시스 루프의 면적은 더 이상 증가되지 않는다. 따라서, 교번 자장의 한 사이클 동안 서셉터에서 발생될 수 있는 최대 열량 q최대(H)는 q최대(H) 이상으로 증가할 수 없다. 이는 교번 자장의 자장 강도(H)에 대한 열 qh의 관계를 보여주는 도 4의 왼쪽에 있는 도표에서 분명해진다.
위에서 더 논의된 바와 같이, 교번 자장은 코일(L)을 통해 흐르는 교류(I)에 의해 발생된다. 코일을 통해 흐르는 교류(I)에 의해 발생된 교번 자장의 자장 강도(H)가 교류(I)에 정비례하므로, 교류(I)에 대한 열 qh의 관계를 보여주는 도 4의 오른쪽 도표에 도시된 바와 같이, 교번 자장의 한 사이클 동안 서셉터에서 발생된 열량 qh는 동일한 방식으로 증가한다.
이는, 상이한 주파수 (f1,f2,f3)에서의 (여기서 f1은 f2보다 낮고, f2는 f3보다 낮음(f1<f2<f3)) 교류에 대한 열 출력(PS)의 관계를 도시하는 도 5의 도표에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 서셉터에서 발생된 열 출력(PS)(단위 시간당, 예를 들어 초당, 발생된 총 열량)은 교번 자장의 (또는 코일(L)을 통해 흐르는 교류(I)의) 주파수(f)가 증가함에 따라 증가한다는 것을 의미한다. 위에 더 언급된 바와 같이, 주파수(f1, f2 및 f3)는 바람직하게는 5 MHz 내지 12 MHz 범위에 있다.
다른 한 편, 에어로졸 형성 부분의 높은 온도에서 (즉, 대기 온도보다 더 높은 온도에서) 대류 열 손실 및 확산 열 손실로 인해 에어로졸 형성 부분의 열이 대기로 손실된다. 대기로의 열 손실율(Q손실)(동일한 단위 시간당, 예를 들어 초당, 대기로 손실된 열량)이 히스테리시스 손실에 의해 야기된 열 출력(PS)(동일한 단위 시간당, 예를 들어 초당, 상기 부분의 서셉터에 발생된 열량)보다 더 크거나/높은 경우, 에어로졸 형성 부분의 온도는 감소한다. 열 손실율(Q손실)이 열 출력(PS)보다 작은 경우, 에어로졸 형성 부분의 온도는 증가하고, 에어로졸 형성 부분은 더 가열된다. 열 손실율(Q손실)이 열 출력(PS)과 같은 경우, 에어로졸 형성 부분의 온도는 일정하게 유지되며 증가하지도 감소하지도 않는다.
특정 서셉터에 대해 열 출력(PS)과 열 손실율(Q손실)이 동일한, “PS = Q손실”로 표시된 라인이 도 5에 도시되어 있다. 따라서, 주파수(f1)에서는 열 출력(PS)이 열 손실율(Q손실)보다 작은 어떤 경우에도 에어로졸 형성 부분의 추가 가열이 가능하지 않는 반면, 주파수 f2 및 f3에서는 코일(L)을 통해 흐르는 교류의 진폭을 증가시켜 교번 자장의 증가된 자장 강도(H)를 발생시킴으로써 서셉터 및 에어로졸 형성 부분의 추가 가열이 가능하다.
도 6에는 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 제1 작동 모드가 도시되어 있는데, 두 개의 상이한 에어로졸 형성 부분에 배치된 두 개의 상이한 서셉터가 (한 가지 유형의 서셉터만 두 개의 에어로졸 형성 부분 각각에 배치됨) 교번 자장에 동시에 노출된다. 본 제1 작동 모드에서, 교류(I)의 진폭은 낮지만 소정의 주파수(f)는 높다. 주파수(f)는 f · q최대1 > Q손실(PS1 > Q손실을 의미함) 조건이 충족될 수 있도록 선택된다. 도 5와 마찬가지로, 도 6에는 PS = Q손실 라인이 표시되어 있다. 도 6에서의 실선(600)이 제1 서셉터에서 발생된 열 출력을 나타내고 점선(601)이 제2 서셉터에서 발생된 열 출력이라고 가정해보자. 따라서, 실선(600)은 제1 서셉터에서의 열 출력이 급격하게 상승하지만 최대 열 출력은 제2 서셉터보다 낮게 나타난다는 것을 나타낸다 (점선(601) 참조). 달리 말하면, 제1 서셉터는 제2 서셉터보다 히스테리시스 열 q최대의 포화 한계가 낮지만, 코일(L)을 통하는 교류(I)의 진폭의 함수로서 더 높은 초기 증가율(0에서 시작하는 증가율임)을 갖는다.
따라서, 소정의 높은 주파수(f)에서의 이러한 제1 작동 모드에서, 교류(I)의 진폭은 도 6의 I1 및 I2에 의해 한정된 범위에서 선택된다. I1는 소정의 높은 주파수(f)에서 Q손실 = f · q최대1 조건이 충족되도록 선택된다. I2는 Q손실 = f · q최대2 조건이 충족되는 방식으로 선택된다. 교류의 진폭(I)이 이러한 범위에서 선택되는 경우, 제1 서셉터(및, 따라서 제1 에어로졸 형성 부분)가 가열되는데, 이는 이러한 범위에서의 진폭(I)에 대해 실선(600)에 따른 제1 서셉터의 열 출력(PS1)이 열 손실율(Q손실)보다 높고, 따라서 제1 서셉터가 가열되기 때문이다. 동시에, 점선(601)에 따른 제2 서셉터의 열 출력(PS2)은 열 손실율(Q손실)보다 낮으므로 제2 서셉터(및, 따라서 제2 에어로졸 형성 부분)는 가열되지 않고, 오히려 제2 서셉터의 온도가 감소한다.
도 7에는 본 발명에 따른 에어로졸 전달 시스템의 제2 작동 모드가 도시되어 있는데, 두 개의 상이한 에어로졸 형성 부분에 배치된 두 개의 상이한 서셉터가 (한 가지 유형의 서셉터만 두 개의 에어로졸 형성 부분 각각에 배치됨) 교번 자장에 동시에 노출된다. 본 제2 작동 모드에서, 교류(I)의 진폭은 높지만 소정의 주파수(f)는 낮다. 주파수(f)는 f · q최대1 < Q손실 < f ·q최대2 (PS1 < Q손실 < PS2를 의미함) 조건이 충족될 수 있도록 선택된다. 도 7에도 PS = Q손실 라인이 표시되어 있다. 소정의 낮은 주파수(f)에서의 이러한 작동 모드에서, 교류(I)의 진폭은 I1보다 높게 선택된다. I1은 Q손실 = f · q2(I1) 조건이 충족되도록 선택된다. 교류의 진폭(I)이 I1보다 높게 선택되는 경우, 제2 서셉터(및, 따라서 제2 에어로졸 형성 부분)가 가열되는데, 이는 I1보다 높은 진폭에 대해 점선(601)에 따른 제2 서셉터의 열 출력(PS2)이 열 손실율(Q손실)보다 높고, 따라서 제2 서셉터가 가열되기 때문이다. 동시에, 실선(600)에 따른 제1 서셉터의 열 출력(PS1)은 열 손실율(Q손실)보다 낮으므로 제1 서셉터(및, 따라서 제1 에어로졸 형성 부분)는 가열되지 않고, 오히려 제1 서셉터의 온도가 감소한다.
그러므로 코일을 통해 흐르는 교류의 진폭과 주파수의 제어를 통해 두 개의 에어로졸 형성 부분 중 하나만을 선택적으로 가열하는 것이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 구현예의 도움으로 설명되었지만, 본 발명의 기초가 되는 교시를 벗어나지 않고도 다양한 수정과 변경이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 단지 예시로서, 개별 부분의 상이한 배치가 가능하고, 더 많은 수의 상이한 부분 및 상이한 서셉터가 가능하다는 것 또한 언급되어야 한다. 그러나, 많은 다른 변경과 수정이 가능하고 본 발명의 기초가 되는 교시에 의해 커버되므로, 보호의 범주는 기술된 구현예들에 한정되지 않고 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
1: 유도 가열 장치
2: 에어로졸 형성 물품
3: 유도 가열 장치
4: 에어로졸 형성 물품
5: 그래프
10: 장치 하우징
11: 공동
12: 전원
13: 도킹 포트
14: 전원 전자 장치
20: 일 부분
30: 장치 하우징
31: 공동
35: 마우스피스
50: 가장 바깥쪽 라인
51: 내부 곡선
130: 배터리 충전용 핀
200: 제1 에어로졸 형성 부분
201: 제2 에어로졸 형성 부분
202: 단열벽
203: 제1 페리자성 서셉터
204: 제2 페리자성 서셉터
400: 제1 에어로졸 형성 부분
401: 제2 에어로졸 형성 부분
402: 단열벽
403: 제1 서셉터
404: 제2 서셉터
500 또는 510: 손실 면적
600: 실선
601: 점선

Claims (14)

  1. 유도 가열 장치(1; 3) 및 에어로졸 형성 물품(2; 4)을 포함하는 에어로졸 전달 시스템으로서,
    상기 에어로졸 형성 물품(1; 3)은
    - 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401); 및
    - 적어도 두 개의 상이한 서셉터(203, 204; 403, 404)를 포함하되,
    상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401) 중 각각의 에어로졸 형성 부분(200, 201, 400, 401)은 상기 두 개의 상이한 서셉터(203, 204; 403, 404) 중 적어도 하나의 서셉터(203; 204; 403; 404)를 상기 각각의 에어로졸 형성 부분(200, 201, 400, 401)에 포함하고;
    상기 유도 가열 장치(1; 3)는
    - 공동(11; 31)을 포함하는 장치 하우징(10; 30)으로서, 상기 공동은 상기 에어로졸 형성 물품(2; 4)의 적어도 일부(20; 40)를 수용하는 형상으로 이루어진 내부 공간을 가지고, 상기 에어로졸 형성 물품(2; 4)의 상기 일부(20; 40)는 적어도 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401)을 포함하는 것인, 장치 하우징;
    - 상기 공동(11; 31)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치된 코일(L)로서, 상기 코일(L)에 의해 둘러싸인 상기 공동(11; 31)의 상기 일부는 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401)을 포함하는 상기 에어로졸 형성 물품(2; 4)의 적어도 상기 일부(20; 40)을 수용하는 크기 및 형상으로 이루어진 것인, 코일;
    - 전원(12); 및
    - 상기 전원(12) 및 코일(L)에 연결된 전원 전자 장치(14)를 포함하되, 상기 전원 전자 장치(14)는 교류를 상기 코일(I; I1, I2)에 공급하여 상기 코일(L)에 의해 둘러싸인 상기 공동(11; 31)의 상기 일부에서 교번 자장을 발생시키도록 구성되며, 상기 교번 자장은 상기 에어로졸 형성 물품(2; 4)의 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400; 401) 중 적어도 하나의 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 이러한 적어도 하나의 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS; PS1, PS2)을 발생시키도록 조정된 소정의 자장 강도(H)와 소정의 주파수(f)를 갖는, 에어로졸 전달 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 상이한 서셉터(203, 204; 403, 404)는 비 도전성 재료로 만들어진 것인, 에어로졸 전달 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비 도전성 재료는 페리자성 세라믹 재료인, 에어로졸 전달 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 페리자성 세라믹 재료는 페라이트인, 에어로졸 전달 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 전자 장치(14)는 소정의 자장 강도(H) 및 소정의 주파수(f)를 갖는 교번 자장이 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401) 중 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 발생시키도록 조정되고, 동시에 상기 교번 자장이 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)이 아닌 각각의 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)에서 각각의 다른 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)의 열 손실율(Q손실)보다 더 작은 열 출력(Ps)을 발생시키도록 더 조정되도록 상기 코일(L)에 교류를 공급하도록 구성된 것인, 에어로졸 전달 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전원 전자 장치(14)는, 상기 교번 자장이 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 발생시키도록 조정된 제1 소정의 자장 강도(H) 및 제1 소정의 주파수(f)를 제1 기간 동안 가지도록 상기 코일(L)에 교류를 공급하도록 구성되고, 상기 전원은, 상기 교번 자장이 상기 제1 소정의 자장 강도(H) 및 상기 제1 소정의 주파수(f)와 상이한 제2 소정의 자장 강도(H) 및 제2 소정의 주파수(f)를 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 가지도록 상기 코일(L)에 교류를 공급하도록 더 구성되되, 상기 제2 소정의 자장 강도 및 상기 제2 소정의 주파수는 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)과 상이한 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)에서 상기 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 발생시키도록 조정된 것인, 에어로졸 전달 시스템.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 전자 장치(14)는, 상기 소정의 자장 강도(H) 및 상기 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장이 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401) 중 제1 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 상기 제1 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 발생시키도록 조정되고, 상기 소정의 자장 강도(H) 및 상기 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장이 상기 제1 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)과 상이한 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)에서 상기 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)의 열 손실율(Q손실)보다 더 작은 열 출력(PS)을 동시에 발생시키도록 더 조정되도록 상기 코일(L)에 교류를 공급하도록 구성된 것인, 에어로졸 전달 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 전달 시스템의 작동 방법으로서, 상기 방법은,
    - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 에어로졸 전달 시스템을 제공하는 단계;
    - 상기 적어도 두 개의 상이한 서셉터(203, 204; 403, 404)를 포함하는 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401)이 상기 코일(L)에 의해 둘러싸이도록 상기 에어로졸 형성 물품(2; 4)의 적어도 일부(20; 40)를 상기 장치 하우징(10; 30)의 상기 공동(11; 31)에 삽입하는 단계; 및
    - 코일(L)에 교류를 공급하여 상기 코일(L)에 의해 둘러싸인 상기 공동(11; 31)의 일부에서 소정의 자장 강도(H) 및 소정의 주파수(f)를 갖는 교번 자장을 발생시키는 상기 전원 전자 장치(14)의 도움으로 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401)의 상기 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401) 중 적어도 하나에서 상기 적어도 하나의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에어로졸 전달 시스템을 제공하는 상기 단계는 상기 적어도 두 개의 상이한 서셉터(203, 204; 403, 404)가 비 도전성 재료로 만들어지는 에어로졸 형성 물품(2; 4)을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 비 도전성 재료는 페리자성 세라믹 재료인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 페리자성 세라믹 재료는 페라이트인, 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 소정의 자장 강도(H) 및 상기 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장의 도움으로 상기 복수의 에어로졸 형성 부분(200, 201; 400, 401) 중 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)를 발생시키는 단계, 및 동시에, 상기 소정의 자장 강도(H) 및 상기 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장의 도움으로 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)과 상이한 각각의 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)에서 상기 각각의 다른 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)의 열 손실율(Q손실)보다 더 작은 열 출력(PS)을 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 방법은 제1 기간 동안 제1 소정의 자장 강도(H) 및 제1 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장의 도움으로 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 상기 단일 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 발생시키는 단계, 및 제1 기간에 이어지는 제2 기간 동안 제2 소정의 자장 강도(H) 및 제2 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장의 도움으로 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)에서 상기 추가적인 단일 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 소정의 자장 강도(H) 및 상기 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장으로 상기 복수의 에어로졸 발생 부분 중 제1 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)에서 상기 제1 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 발생시키는 단계, 및 상기 소정의 자장 강도(H) 및 상기 소정의 주파수(f)를 갖는 상기 교번 자장으로 상기 제1 에어로졸 형성 부분(200; 201; 400; 401)과 상이한 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)에서 상기 적어도 하나의 추가적인 에어로졸 형성 부분(201; 200; 401; 400)의 열 손실율(Q손실)보다 더 큰 열 출력(PS)을 동시에 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
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